六自由度工业机器人
six-dof robotic manipulators
&2,447,543篇论文数据，部分数据来源于
而在实际工业中，应用最广泛的机器人是六自由度串联机器人。
One of the most widely used robot families in industry have been serial robots with six degrees of freedom(6-DOF).
本文分析了用于六自由度工业机器人的球型手腕，这种手腕具有结构紧凑，姿态范围大，定位精度高等特点。
This paper describes a ball-shaped wrist with six degrees of freedom of industrial robot, the wrist is high in repeatability, large in orientation, and compact in size.
一种由便携式三维激光扫描仪和六自由度工业机器人组成的机器人-三维扫描系统可以多角度多方位的获取物体表面的三维信息。
A robot-3D scanner system composed of a portable 3D laser scanner and a 6-DOF (Degree of Freedom) robot, can acquire the 3-D information of the object surface from multiple angles and directions.
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六自由度工业机器人设计说明书
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3秒自动关闭窗口什么是工业机器人的自由度?
通常作为机器人的技术指标,反映机器人动作的灵活性,可用轴的直线移动、摆动或旋转动作的数目来表示。机器人机构能够独立运动的关节数目,称为机器人机构的运动自由度,简称自由度(Degree of Freedom),由DOF简写表示。目前工业机器人采用的控制方法是把机械臂上
　　通常作为的技术指标,反映机器人动作的灵活性,可用轴的直线移动、摆动或旋转动作的数目来表示。机器人机构能够独立运动的关节数目,称为机器人机构的运动自由度,简称自由度(Degree of Freedom),由DOF简写表示。目前采用的控制方法是把机械臂上每一个关节都当作一个单独的伺服机构,即每个轴对应一个伺服器,每个伺服器通过总线控制,由控制器统一控制并协调工作。 自动控制网版权所有
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IS08373对工业机器人的解释:&机器人具备及可再编程、多用途功能,机器人操作机具有三个或三个以上的可编程轴,在工业应用中,机器人的底座可固定也可移动&。可见,工业机器人的轴数是其重要技术指标。
　　不同自由度的机器人在工业中的应用
　　机器人轴的数量决定了其自由度。是不是自由度越多越好呢?自由度越多就越接近人手的动作机能,通用性就越好;但是自由度越多,结构越复杂,对机器人的整体要求就越高,这是机器人设计中的一个矛盾。随着轴数的增加,机器人的灵活性也随之增长。但是,在目前的工业应用中,用得最多的是三轴、四轴、五轴双臂和六轴的工业机器人,轴数的选择通常取决于具体的应用。这是因为,在某些应用中,并不需要很高的灵活性,而三轴和四轴机器人具有更高的成本效益,并且三轴和四轴机器人在速度上也具有很大的优势。如果只是进行一些简单的应用,例如在传送带之间拾取放置零件,那么四轴的机器人就足够了。如果机器人需要在一个狭小的空间内工作,而且机械臂需要扭曲反转,六轴或者七轴的机器人是最好的选择。 本文来自
　　目前在工业领域中以六轴机器人应用最为广泛。带有六个关节的工业机器人与人类的手臂极为相似,它具有相当于肩膀、肘部和腕部的部位,它的&肩膀&通常安装在一个固定的基座结构上。人类手臂的作用是将手移动到不同的位置,而六轴机器人的作用则是移动末端执行器,在机械臂末端安装适用于特定应用场景的各种执行器,例如爪手、喷灯、钻头和喷漆器等,去完成不同的工作任务。
　　近期,各机器人厂商纷纷发布最新的人机协作机器人,它们几乎全部都采用七个轴的冗余自由度工业机器人。国际知名机器人厂商纷纷发力,推出七轴机器人新产品,以抢占高端新市场,但真正产品化的七轴工业机器人与传统的四轴、六轴的工业机器人相比,从产品种类、销售占比目前差距都十分明显。 自动控制网版权所有
相关内容：一种六自由度工业机器人的制作方法
专利名称一种六自由度工业机器人的制作方法
技术领域—种六自由度工业机器人技术领域[0001]本实用新型涉及工业机器人领域，特别是指一种六自由度工业机器人。
背景技术[0002]目前市场上现有的六自由度机器人基本一样，都是采用串联方式，这样的机器人在运动时不可避免地会出现奇异点，造成机器人自由度减少，在实际应用中造成诸多不便。 目前普遍采用的是通过在机器人运动中避开奇异点来解决这个问题，或者通过研究新型的机器人算法解决，但目前还没有十分合理便利的解决方案。实用新型内容[0003]本实用新型提出一种六自由度工业机器人，其将串联机构与并联机构结合设计成具有并联大转动手腕的六自由度工业机器人，本实用新型结构形式新颖特殊，而且可以实现大角度转动，刚性好，同时由于加上并联手腕，使得该机器人不存在一般六自由度机器人不可避免的奇异点，从而使机器人的动作更敏捷、更流畅。[0004]本实用新型的技术方案是这样实现的[0005]一种六自由度工业机器人，包括第五部件和第六部件，所述第五部件与所述第六部件通过双转动副连接；所述第六部件包括下底座和四个第三连杆，所述第三连杆均匀设置于所述下底座外侧；所述第五部件包括第一驱动机构，所述第一驱动机构包括第一线性模组、与所述第一线性模组连接的第一曲柄滑块机构以及与所述第一曲柄滑块结构连接的第一连杆，所述第一连杆与第一驱动臂连接；所述第五部件还包括第二驱动机构，所述第二驱动机构包括第二线性模组、与所述第二线性模组连接的第二曲柄滑块结构以及与所述第二曲柄滑块结构连接的第二连杆，所述第二连杆与第二驱动臂连接；所述第一线性模组和所述第二线性模组分别带动所述第一曲柄滑块结构和所述第二曲柄滑块机构做线性运动， 从而分别带动所述第一连杆和所述第二连杆做线性运动，分别带动所述第一驱动臂和所述第二驱动臂转动，带动所述第五部件和所述第六部件共同转动。[0006]进一步的，所述六自由度工业机器人还包括包括基座、第一部件、第二部件、第三部件和第四部件；所述第五部件一端设置于所述第四部件的一端，所述第四部件另一端插设于所述第三部件内，所述第四部件可绕所述第三部件中心轴转动。[0007]更进一步的，所述第三部件一端可相对转动地设置于所述第二部件的一端，所述第三部件可绕第二部件一端中心轴转动；所述第二部件另一端可相对转动地设置于所述第一部件的一端，所述第二部件可绕所述第一部件一端转动；所述第一部件另一端设置于所述基座的顶端，所述第一部件可绕所述基座转动。[0008]进一步的，所述第五部件还包括上底座和两个从动臂，所述两个从动臂与所述第一驱动臂和所述第二驱动臂均匀设置于所述上底座外侧。[0009]进一步的，所述第六部件一端连接有连接各种夹具和焊枪工具的连接法兰。[0010]更进一步的，所述第五部件中的第一驱动臂、第二驱动臂和两个从动臂与所述第六部件中的四个第三连杆通过所述双转动副连接；所述上底座和所述下底座最大可形成 100度转角。[0011]更进一步的，所述第五部件和所述第六部件驱动机构可选用伺服电机和步进电机。[0012]本实用新型的有益效果是本实用新型结构形式新颖特殊，而且可以实现大角度转动，刚性好。本实用新型实现机器人各个关节的旋转和俯仰，特别是并联大转动手腕的设计，可以实现手腕的大角度转动，且将一般六自由度工业机器人的第五轴第六轴用并联手腕代替，可使得一般六自由度机器人的奇异点消失，从而使机器人运动更敏捷，轨迹更平滑流畅。
[0013]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。[0014]图I为本实用新型一种六自由度工业机器人一个实施例的平面结构示意图；[0015]图2为图I所示六自由度工业机器人的A局部放大结构示意图；[0016]图3为图I所示六自由度工业机器人的俯视结构示意图。[0017]图中基座I ;第一部件2 ;第二部件3 ;第三部件4 ;第四部件5 ;第五部件6 ;第一驱动臂61 ;第二驱动臂62 ;第一驱动机构63 ;第一线性模组631 ;第一曲柄滑块机构632 ； 第一连杆633 ;第二驱动机构64 ;第二线性模组641 ;第二曲柄滑块机构642 ;第二连杆643 ； 上底座65 ;从动臂66 ;第六部件7 ;下底座71 ;连接法兰72 ;第三连杆73 ;双转动副74。
具体实施方式
[0018]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。[0019]根据图I-图3所示的优选实施例，一种六自由度工业机器人，包括基座I、第一部件2、第二部件3、第三部件4、第四部件5、第五部件6和第六部件7 ;所述第一部件2 —端设置于所述基座I的顶端，所述第二部件3 —端可相对转动地设置于所述第一部件2的另一端，所述第三部件4 一端可相对转动地设置于所述第二部件3的另一端，所述第四部件5 一端设置于所述第三部件4 一端相邻的另一端，所述第五部件6 —端设置于所述第四部件 5的另一端，所述第五部件6与所述第六部件7通过双转动副74连接；所述第五部件6包括第一驱动臂61、第二驱动臂62、第一驱动机构63和第二驱动机构64，所述第一驱动臂61 和所述第二驱动臂62设置于所述第五部件6外侧，所述第一驱动机构63和所述第二驱动机构64分别设置于所述第四部件5外侧；所述第一驱动机构63包括第一线性模组631、与所述第一线性模组631连接的第一曲柄滑块机构632以及与所述第一曲柄滑块结构632连接的第一连杆633，所述第二驱动机构64包括第二线性模组641、与所述第二线性模组641连接的第二曲柄滑块结构642以及与所述第二曲柄滑块结构642连接的第二连杆643，所述第一连杆633与所述第一驱动臂61连接，所述第二连杆643与所述第二驱动臂62连接；所述第一驱动机构63中的第一线性模组631和所述第二驱动机构64中的第二线性模组641 分别带动所述第一曲柄滑块结构632和所述第二曲柄滑块机构642做线性运动，从而带动所述第一连杆633和所述第二连杆643线性运动，带动所述第一驱动臂61和所述第二驱动臂62转动，从而带动所述第五部件6和所述第六部件7共同转动；在驱动力的作用下，所述六自由度工业机器人通过对上述六个部件的协调来进行操作。[0020]所述第一部件2 —端与所述基座I顶端连接，所述第一部件2可在基座I顶端做旋转运动，所述第一部件2中心轴即为所述六自由度机器人的腰关节，所述第一部件2可绕腰关节做360度旋转运动。[0021]所述第二部件3 —端可相对转动地设置于所述第一部件2的另一端，所述第一部件2另一端中心轴即为所述六自由度机器人的肩关节，所述第二部件3可绕所述肩关节做相对旋转运动。[0022]所述第三部件4 一端可相对转动地设置于所述第二部件3的另一端，所述第二部件3另一端即为所述六自由度机器人的肘关节,所述第三部件4可绕所述肘关节做相对旋转运动。所述第四部件5 —端设置于所述第三部件4 一端相邻的另一端，所述第四部件5 中心轴即为所述六自由度机器人的臂，所述第四部件5可绕所述臂做旋转运动。[0024]所述第五部件6还包括上底座65和两个从动臂66，所述两个从动臂66与所述第一驱动臂61和所述第二驱动臂62均匀设置于所述第五部件6外侧；所述第六部件7包括下底座71、连接法兰72和四个第三连杆73，所述第三连杆73均匀设置于所述第六部件7 外侧，所述连接法兰72设置于所述第六部件7 —端。[0025]固接于所述第四部件5外侧的所述第一驱动机构63和所述第二驱动机构64带动所述第一线性滑组631和所述第二线性滑组641做线性运动，带动所述第一连杆633和所述第二连杆643运动，从而带动所述第一驱动臂61和所述第二驱动臂62转动，从而使所述第五部件6和所述第六部件7共同转动，所述第五部件6和所述第六部件7组成所述六自由度机器人的腕关节，所述腕关节为并联机构连接。[0026]所述第五部件6中的第一驱动臂61、第二驱动臂62和两个从动臂66与所述第六部件7中的四个第三连杆73通过所述双转动副74连接，所述上底座65和所述下底座71 最大可形成100度转角；所述连接法兰72可连接各种夹具和焊枪工具，便于进行各种工业操作。[0027]所述第五部件6和所述第六部件7驱动机构可选用伺服电机和步进电机，驱动手腕的驱动机构优先选用功率相对较小的电机，所述电机的减速器可选用普通减速器和谐波减速器，优先选用普通减速器，可降低机器人的整体成本。[0028]所述六自由度工业机器人的工作原理是所述六自由度工业机器人在实际工作过程中可实现机器人在空间运动的三个姿态，包括俯仰、滚转和偏航，其可以实现任意位置和任意姿势的运动，便于进行各种工业操作。[0029]本实用新型实现机器人各个关节的旋转和俯仰，特别是并联大转动手腕的设计， 可以实现手腕的大角度转动，且将一般六自由度工业机器人的第五轴第六轴用并联手腕代替，可使得一般六自由度工业机器人的奇异点消失，从而使机器人运动更敏捷，轨迹更平滑流畅。[0030]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种六自由度工业机器人，其特征在于包括第五部件(6)和第六部件(7)，所述第五部件(6)与所述第六部件(7)通过双转动副(74)连接；所述第六部件(7)包括下底座(71)和四个第三连杆(73)，所述第三连杆(73)均匀设置于所述下底座(71)外侧；所述第五部件(6 )包括第一驱动机构(63 )，所述第一驱动机构(63 )包括第一线性模组(631)、与所述第一线性模组(631)连接的第一曲柄滑块机构(632)以及与所述第一曲柄滑块结构(632)连接的第一连杆(633)，所述第一连杆(633)与第一驱动臂(61)连接；所述第五部件还包括第二驱动机构(64)，所述第二驱动机构(64)包括第二线性模组(641)、与所述第二线性模组(641)连接的第二曲柄滑块结构(642)以及与所述第二曲柄滑块结构(642)连接的第二连杆(643)，所述第二连杆(643)与第二驱动臂(62)连接；所述第一线性模组(631)和所述第二线性模组(641)分别带动所述第一曲柄滑块结构(632)和所述第二曲柄滑块机构(642)做线性运动，从而分别带动所述第一连杆(633)和所述第二连杆(643)做线性运动，分别带动所述第一驱动臂(61)和所述第二驱动臂(62)转动，带动所述第五部件(6)和所述第六部件(7)共同转动。
2.根据权利要求I所述的六自由度工业机器人，其特征在于所述六自由度工业机器人还包括包括基座(I)、第一部件(2)、第二部件(3)、第三部件(4)和第四部件(5);所述第五部件(6)—端设置于所述第四部件(5)的一端，所述第四部件(5)另一端插设于所述第三部件(4)内，所述第四部件(5)可绕所述第三部件(4)中心轴转动。
3.根据权利要求2所述的六自由度工业机器人，其特征在于所述第三部件(4)一端可相对转动地设置于所述第二部件(3)的一端，所述第三部件(4)可绕第二部件(3)—端中心轴转动；所述第二部件(3)另一端可相对转动地设置于所述第一部件(2)的一端，所述第二部件(3 )可绕所述第一部件(2 ) 一端转动；所述第一部件(2 )另一端设置于所述基座(I)的顶端，所述第一部件(2)可绕所述基座(I)转动。
4.根据权利要求I所述的六自由度工业机器人，其特征在于所述第五部件(6)还包括上底座(65)和两个从动臂(66),所述两个从动臂(66)与所述第一驱动臂(61)和所述第二驱动臂(62)均勻设置于所述上底座(65)外侧。
5.根据权利要求I或4中所述的六自由度工业机器人，其特征在于所述第五部件(6)中的第一驱动臂(61)、第二驱动臂(62)和两个从动臂(66)与所述第六部件(7)中的四个第三连杆(73)通过所述双转动副(74)连接。
6.根据权利要求4中所述的六自由度工业机器人，其特征在于所述上底座(65)和所述下底座(71)最大可形成100度转角。
7.根据权利要求I所述的六自由度工业机器人，其特征在于所述第六部件(7)—端连接有连接各种夹具和焊枪工具的连接法兰(72 )。
8.根据权利要求1-4中任一项所述的六自由度工业机器人，其特征在于所述第五部件(6)和所述第六部件(7)驱动机构可选用伺服电机和步进电机。
专利摘要本实用新型提出了一种六自由度工业机器人，包括基座、第一部件、第二部件、第三部件、第四部件、第五部件和第六部件；所述第五部件与所述第六部件通过双转动副连接；所述第六部件包括下底座和四个第三连杆；第一线性模组和第二线性模组分别带动第一曲柄滑块结构和第二曲柄滑块机构做线性运动，分别带动第一连杆和第二连杆做线性运动，分别带动第一驱动臂和第二驱动臂转动，带动所述第五部件和所述第六部件共同转动。本实用新型将串联机构与并联机构结合设计成具有并联大转动手腕的工业机器人，可以实现大角度转动；由于加上并联手腕，本实用新型不存在一般六自由度机器人不可避免的奇异点，从而使机器人动作更敏捷流畅，广泛应用于工业操作。
文档编号B25J9/00GKSQ
公开日日 申请日期日 优先权日日
发明者刘冠峰, 吴上伟, 俞春华, 杜浩藩, 石金博 申请人:东莞市李群自动化设备有限公司